puerta NOT

Una compuerta NOT es un circuito lógico de una sola entrada que emite lo opuesto a la señal que recibe. Si la entrada es alta (típicamente 5V o 3.3V dependiendo de la familia lógica), la salida es baja (0V o tierra). Si la entrada es baja, la salida es alta. Esto la convierte en el bloque de construcción fundamental para la inversión de señales en toda la electrónica digital, desde circuitos de control simples hasta los procesadores más complejos.

La compuerta NOT también se llama inversor, y es la única compuerta lógica básica con una sola entrada. En álgebra booleana representa la operación de complemento, escrita como una barra sobre la variable o a veces como NOT(A) o A'. La tabla de verdad es trivial: la entrada 0 produce la salida 1, y la entrada 1 produce la salida 0. A pesar de su simplicidad, ningún sistema digital puede funcionar sin inversión en algún punto de su diseño.

Formas físicas e implementación

Las compuertas NOT aparecen en varias implementaciones físicas. En los circuitos TTL (lógica transistor-transistor), el clásico chip 7404 contiene seis compuertas NOT en un solo encapsulado DIP de 14 pines. Las versiones CMOS como el 4069 son eficientes en energía y funcionan en un amplio rango de voltaje. Los dispositivos lógicos programables, FPGAs y microcontroladores incluyen funciones NOT como operaciones primitivas. A nivel de transistor, una compuerta NOT es simplemente un amplificador inversor, a menudo un solo transistor NPN o CMOS con polarización y resistencia de carga adecuadas.

El retardo de propagación, el tiempo entre el cambio de entrada y el cambio de salida, es una especificación crítica. En compuertas TTL rápidas, esto es alrededor de 10 nanosegundos; en CMOS varía con el voltaje de suministro, pero es típicamente de 50 a 100 nanosegundos a 5V. Al conectar en cascada múltiples compuertas en circuitos de alta velocidad, estos retardos se acumulan y pueden determinar la frecuencia máxima del reloj. El fan-out, el número de entradas de compuerta que una sola salida puede manejar de forma segura, también importa; las compuertas TTL estándar típicamente manejan 10 cargas, mientras que las CMOS pueden manejar más a costa de una conmutación más lenta.

Las compuertas NOT aparecen con frecuencia junto con las compuertas AND, OR y XOR en el diseño lógico, pero ocupan una posición única: son el único operador necesario para construir todas las demás funciones booleanas. Es por eso que las compuertas NAND y NOR, que combinan NOT con AND u OR respectivamente, son tan frecuentes en los circuitos integrados reales. Los inversores también aparecen en circuitos de acondicionamiento de señal, conversión de nivel y como parte de circuitos osciladores. La simplicidad que hace que la compuerta NOT sea fácil de entender también la hace indispensable en casi todos los rincones de la ingeniería eléctrica.